Modèles de comportement multiniveaux pour la Conception Mécanique Assistée par Ordinateur : application à la prévision du comportement thermique de transmissions de puissance par engrenages
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The aim of Computer Aided Design in mechanics is to design products with a maximum constraints integrated in the design process. The main aim is to predict as closest as possible the mechanism behavior in order to optimize its design. Numerical modeling provides results in several fields (static's, dynamics, thermal behavior…), in this work, we have considered the thermal behavior of a system at its preliminary design step. The actual trends of saving weight in order to increase efficiency reduce the heat dissipation capacity and consequently create a rise of the mean operating temperatures which must be integrated in the design process. The application in this work deals with the thermal behavior prediction of power gearing transmissions. The originality of this work comes from the simultaneous application of global and local approaches. First, a bibliographical study has been done in order to set down the bases of the work, and to make a census of the different existing approaches and modeling studies of the thermal problem in power gearing transmissions. Then, a methodology of thermal behavior modeling of a generic power gearing transmission has been developed. A global thermal model has been achieved using the thermal network method; it is composed of local models defined for each technological class of elements. Experiments on industrial test bench were carried out in order to validate the numerical approach. Finally, the established procedures were applied in order to provide thermal behavior prediction in several cases for mechanical design.
Abstract FR:
La Conception Mécanique Assistée par Ordinateur (CMAO) a pour objet de concevoir des produits en intégrant un maximum de contraintes. L'objectif principal étant de toujours mieux prévoir le comportement du produit afin d'en optimiser la conception. La prévision du comportement d'un produit passe par l'élaboration de modèles à plusieurs niveaux de comportement. Dans notre travail, nous avons considéré la prévision du comportement thermique d'un système en cours de conception. En effet, actuellement la réduction de la masse des systèmes pour en optimiser le rendement diminue la capacité de dissipation d'énergie et conduit à une élévation des niveaux de température moyen qu'il devient nécessaire d'intégrer au processus de conception mécanique. Nous avons retenu les applications de transmissions de puissance par engrenages. L'originalité du travail provient du fait qu'un assemblage de modélisations variées à différents niveaux d'observation est effectué pour aboutir à un modèle de comportement thermique global. Tout d'abord, une étude bibliographique a permis de fixer les bases du travail; et de recenser les différentes approches et modélisations existantes des phénomènes thermiques dans les transmissions de puissance par engrenages. Ensuite, une méthodologie de modélisation du comportement thermique d'une boîte générique de transmission de puissance par engrenages a été développée. Un modèle thermique nodal du système complet a été réalisé en intégrant des modèles thermiques nodaux définis pour chaque classe d'éléments technologiques. L'approche numérique a été validée expérimentalement sur banc d'essais. Enfin, une exploitation de la méthodologie est présentée à travers des prévisions de comportement utiles pour la conception mécanique d'un système de transmission de puissance par engrenages.